1、引言
近年来,我局大力发展无缝线路,至2001年1月已在浙赣、 京九等线上铺设无缝线路共计 380Km。
无缝线路由于消除了大部分的钢轨接头 ,因而具有行车舒适平稳,延长轨道部件(尤其是钢轨)的使用寿命,降低维修费用等优点,故而得到了工务部门的欢迎。然而,无缝线路钢轨内往往存有较大的温度力,因此正确的掌握无缝线路的实际锁定轨温是管好用好无缝线路的基本条件。但是,无缝线路的实际锁定轨温总是在不断变化的,如果对这一变化缺乏足够的思想准备,将可能导致使用安全性的降低。
2、无缝线路的力学特点
无缝线路由于在结构上限制了钢轨的伸缩,所以当轨温发生变化时就会产生巨大的纵向温度力。这是在受力方面与标准轨线路的最大区别。这一区别也导致跑道与断轨的可能性增大。
根据无缝线路钢轨温度力计算公式:[1]
P=EFαΔt
其中 P——钢轨温度力。
E——钢轨弹性模量,E=2.1×105Mpa。
F——钢轨断面积。
α——钢轨线膨胀系数,α=11.8×10-6/℃。
Δt——相对于零应力轨温的轨温变化幅度。
可得,钢轨内的温度力仅与轨温变化幅度有关,然而即使在一天当中,轨温也是不停的变化着的。一般说来,锁定轨温(即通常理解的零应力轨温)是一个常量,如果准确的掌握了实际锁定轨温,便可以知道任意轨温时的轨温变化幅度,以及相应的温度力。
3、实际锁定温的变化
根据我局的气候特点,我们的锁定轨温范围为31±5℃,实际铺设时常在31—36℃之间取值。
可是,在运营过程中,实际的锁定轨温是不断变化的。实践说明,无缝线路的锁定轨温一般总是低于其名义锁定轨温,通常可到七、八度,多的甚至低于名义锁定轨温达二十余度。引起锁定轨温降低的具体原因很多,但主要原因有:
3.1铺设的原因
设原因主要是在铺轨时长轨条实际上并不是处于自由状态,而是存在着初始应力(处于受压状态)。
长轨运到工地,卸至碴肩,由于昼夜温差等变化,长轨条内可能已积存了3—4℃的温度力(这个变化是难以在量轨时表现出来的);当将1000多米的长轨条拨进线路时,受到胶垫与轨底摩擦以及曲线超高重力分量等作用则可能又积存了一定的温度力。这样,实际锁定轨温则可能比名义锁定轨温低5—6℃。
3.2维修的原因
维修的原因是由于违章扰动道床,尤其是低温作业。
一般认为低温作业比较安全。但如果进行整段维修作业,大量扰动道床或松动扣件,都可能引起钢轨大量收缩,造成实际锁定轨温的下降。
3.3钢轨的蠕变伸长[2][3]
在一定温度和应力作用下,随着时间的增加金属塑性变形缓慢增加的现象称为蠕变。
钢轨在轮载的作用下,钢轨中残余应力将会释放并进行重分布,且轨头受压,轨底受拉,受拉时产生微量的塑性变形积累,受压时不能回复到原有长度,使钢轨产生蠕变现象。
虽然钢轨蠕变速率及总的蠕变量并不很大,但其在长度方向的积累却相当明显。当这种蠕变伸长结构上受到限制时,就相当于受到了额外的压缩,对于无缝线路,这种额外压缩也就体现为锁定轨温的下降,这种温降,在新轨铺设之后运营的头三个月表现最为明显,并将持续大约一年之久,而温降幅度可达8.3℃。并且,这种变化是在钢轨长度没有显著变化时发生的,通常不易测出,这对于工务段的养护来说,是非常值得注意的。
4、结论与对策
通过以上的分析可以得出
(1)这一变化具有普遍性与单向性。
(2)其变化的表现具有隐蔽性。
(3)这种变化幅度是较大的。(根据北京、上海、济南铁路局应力放散的结果,实际锁定轨温比名义锁定轨温平均低7-8℃。)
因而,为了能使实际锁定轨温能在锁定轨温范围之内:
(1)铺设前,应对卸在碴肩上的长轨条进行拨顺并放散初始应力,然后根据轨温范围进行配轨。
(2)铺轨落槽后,应及时对轨条结合撞轨进行放散,放散须做到足﹑匀﹑准。
(3)在无缝线路维修作业时,须严格执行《维规》及TB2098——89相关的规定,做到“二清”(维护作业半日清,临时补修逐撬清)、“三测”(作业前、中、后测量轨温)、“四不超”(作业不超温、扒碴不超去、起道不超高、拨道不超量)。
(4)加强对锁定轨温的监控。工务段应以月﹑季为单位对管内无缝线路位移情况进行检查分析,条件具备,建议结合观测桩法采用轨长标定法进行轨温的监测。
(5)如遇无缝线路的锁定轨温不明时,应进行长轨条的应力放散,重新核定锁定轨温。
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